Ученые создали новые реагенты для добычи стратегического «кислого» газа в Арктике

Реагенты на основе нового класса соединений создали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с международными коллегами. Использование новых реагентов позволит избежать образования ледяных пробок (гидратов) в трубах при разработке месторождений стратегического «кислого» газа в Арктике, где сосредоточено более 80% российской добычи, рассказали в пресс-службе ПНИПУ.

«В отличие от обычного (метанового), который сразу идет на заправки и в дома, „кислый“ газ содержит большое количество агрессивного сероводорода и требует специальной очистки. Разработка подобных месторождений связана с технологическим риском — образованием газовых гидратов. Эти ледяные пробки, растущие внутри труб, — угроза для всей газовой отрасли, но именно в среде „кислого“ топлива они формируются намного быстрее и агрессивнее. Ученые Пермского политеха совместно с международной командой исследователей предложили решение. Они синтезировали два новых ингибитора, взяв за основу ранее не применявшийся для этой цели класс соединений — поликватерниумы (PQ). Это позволило в несколько раз повысить эффективность защиты трубопроводов от образования газовых гидратов по сравнению с аналогами», — рассказали в вузе.

Как пояснили исследователи, поликватерниумы — это полимеры, известные своей высокой способностью взаимодействовать с водой и поверхностями, благодаря чему они давно и широко используются в производстве косметики, например, в качестве кондиционирующих добавок в шампунях. Так ученые создали два новых вещества этого класса с разной структурой: PQ-7 и PQ-10.

«Первое (PQ-7) сделано на синтетической основе полиакриламида с добавлением пирролидиниевых и аммониевых групп. Эти молекулы сравнительно небольшие, что позволяет им быстро перемещаться. Особые химические группы в их составе работают как магнитные крючки, которые мгновенно хватаются за растущие кристаллы льда и не дают им собираться. Второе (PQ-10) построено на крупных молекулах природного происхождения — это модифицированная целлюлоза с аммониевыми и гидроксипропильными группами. Их задача — создать в воде структурный барьер, который физически мешает частицам воды и газа сблизиться и образовать кристалл», — рассказал профессор кафедры «Нефтегазовые технологии», доктор технических наук Дмитрий Мартюшев.

На экспериментальном стенде ученые воссоздали работу реального газопровода. В реактор подавали модельный «кислый» газ и растворы ингибиторов разной концентрации, измеряли время до начала образования гидратов, температуру кристаллизации и степень переохлаждения. Эффективность PQ-7 и PQ-10 сравнивали друг с другом, с коммерческим PVCap и с системой без защиты.

По словам Мартюшева, без ингибиторов гидраты начинали расти через 4 часа. Аналог увеличил это время до 12 часов, а новый PQ-7 — более чем до 24 часов. «PQ-10 также показал высокую эффективность (23,8 часа), однако для этого ему потребовалась концентрация 0,5% — такая же высокая, как и у стандартного PVCap. В то же время наш первый реагент сохранял максимальную эффективность уже при концентрации 0,1% и позволял системе безопасно охлаждаться до плюс 1,8 градусов», — отметил исследователь, добавив, что преимуществом новых соединений стало также низкое пенообразование.

Так PQ-7 оказался эффективнее коммерческого аналога в 2 раза, устойчивее к переохлаждению на 53% и экономичнее в 5 раз по расходу реагента. PQ-10 также дает хороший результат, однако требует более высокой дозы, как и промышленный стандарт.

Как отметили в Пермском вузе, разработка ученых представляет собой готовое технологическое решение, способное обеспечить безопасность и бесперебойность добычи и транспортировки газа в самых сложных условиях Арктики и на морском шельфе.